CN214061553U - 一种改进的侧向土压力气顶法测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改进的侧向土压力气顶法测试装置，该装置包括支架，固定在所述地下连续墙的内部；气顶单元，安装在所述支架上；土压力盒，安装在所述气顶单元上，所述气顶单元能够顶出所述土压力盒对土体的侧向土压力进行测量；气顶压力控制单元，与所述气顶单元相连接，所述气顶压力控制单元能够对所述气顶单元的顶出气压大小进行控制。本实用新型能对不同深度的土压力盒施加不同的顶出气压，从而避免了超顶和欠顶的缺点，使得土压力盒紧贴土体，提高了土压力盒中传感器的埋设成活率。同时，通过将支架固定在土体的内部，气顶单元安装在支架上，从而保证了气顶单元加压时，土压力盒的顶出方向的固定，使得测量数据准确性更高。
Description
技术领域
本实用新型涉及基坑工程监测技术领域，尤其涉及一种改进的侧向土压力气顶法测试装置。
背景技术
随着地下空间开发的飞速发展，基坑工程的开挖深度越来越大，地下连续墙的深度随之也越来越深，地连墙两侧产生较大的土压力，往往会导致地连墙的变形、开裂甚至坍塌等，因此准确掌握地连墙体外侧的土压力显得十分重要。
土压力盒是一种常见的用于测试土压力的装置，通过频率测试来监测土体中某一部位的土压力。常用的土压力盒埋设方法有：挂布法、钻孔法、顶出法。其中，挂布法难以控制土压力盒的埋设位置与方向，混凝土水浆容易掺入土压力盒和墙后土体之间，使得土压力盒被水泥包裹而报废；钻孔法会引起原状土体应力重分布，且钢筋笼相对土体刚度较大，埋入土体后存在与土体侧向变形不协调的问题；比较而言，采用顶出法埋设的土压力盒测试精度较高，但埋设过程设备与元器件容易损坏，且传统的顶出法直接运用一种气压值进行顶出，可能会造成超顶或顶出不足的现象。
实用新型内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种埋设成活率高、测量数据准确性高的改进的侧向土压力气顶法测试装置。
一种改进的侧向土压力气顶法测试装置，其包括：
支架，固定在所述地下连续墙的内部；
气顶单元，安装在所述支架上；
土压力盒，安装在所述气顶单元上，所述气顶单元能够顶出所述土压力盒对土体的侧向土压力进行测量；
气顶压力控制单元，与所述气顶单元相连接，所述气顶压力控制单元能够对所述气顶单元的顶出气压大小进行控制。
在其中一个实施例中，所述支架包括连接面板和支架板，所述地下连续墙的内部设有主筋，所述连接面板的一侧固定在所述主筋上，所述支架板设置在所述连接面板的另一侧，所述气顶单元安装在所述支架板上。
在其中一个实施例中，所述气顶单元包括进气口及出气口，所述进气口及出气口分别与进气管和出气管的一端相连接，所述进气管与所述气顶压力控制单元相连接。
在其中一个实施例中，所述气顶压力控制单元包括气泵、储气罐和气管控制阀，所述气泵与所述储气罐的入口相连接，所述储气罐的出口与所述进气管相连接，所述气管控制阀安装在所述进气管和出气管上。
在其中一个实施例中，所述土压力盒与频率计相连接。
上述改进的侧向土压力气顶法测试装置及使用方法，通过气顶压力控制单元对气顶单元的顶出气压大小进行控制，实现分级加压，其能对不同深度的土压力盒施加不同的顶出气压，从而避免了超顶和欠顶的缺点，使得土压力盒紧贴土体，提高了土压力盒中传感器的埋设成活率。同时，通过将支架固定在土体的内部，气顶单元安装在支架上，从而保证了气顶单元加压时，土压力盒的顶出方向的固定，使得测量数据准确性更高。
附图说明
图1是本实用新型的改进的侧向土压力气顶法测试装置的使用状态图；
图2是本实用新型的改进的侧向土压力气顶法测试装置的部分结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参阅图1-2所示，本实用新型一实施例提供一种改进的侧向土压力气顶法测试装置，包括支架1、气顶单元2、土压力盒3和气顶压力控制单元4。
在一个实施例中，支架1固定在地下连续墙的内部；所述支架1包括连接面板11和支架板12，所述地下连续墙的内部设有主筋5，所述连接面板11的一侧固定在所述主筋5上，所述支架板12设置在所述连接面板11的另一侧，所述气顶单元2安装在所述支架板12上。
具体地，连接面板11可以为钢板等，将连接面板11满焊于设定深度处的主筋5上，并保证一定的垂直度，如此，可以提高其连接的牢固度，并且可以对土压力盒3的顶出方向进行辅助固定。可选地，支架板12可以为L型钢板，将支架板12连接在连接面板11的首、尾部位，其连接方式可以是焊接、螺接等。
进一步地，气顶单元2安装在所述支架1上，例如：将气顶单元2的两端分别固定在连接面板11的首、尾部位的支架板12上。在本实施例中，气顶单元2可以为气缸，可采用水平尺对气顶单元2的垂直度及水平度进行检测与修正，以确保气体顶出方向与所测土压力方向一致，如此，方便土压力盒3与土体的完全接触，提高测量的准确性。在本实用新型一实施例中，所述气顶单元2包括进气口22及出气口21，所述进气口22及出气口21分别与进气管8和出气管7的一端相连接，所述进气管8与所述气顶压力控制单元4相连接。当同一深度处不同气顶单元2上的出气管7可通过三通阀、四通阀等连接装置串联，汇合形成一根出气管，如此，可以减少气管数量和现场整理气管的工作量。
进一步地，土压力盒3安装在所述气顶单元2上，即气顶单元2的顶出杆端部连接土压力盒3。可选地，通过设置连接单元将土压力盒3与气顶单元2连接固定；所述气顶单元2能够顶出所述土压力盒3对地下连续墙的侧向土压力进行测量；其中，所述土压力盒3与频率计6相连接。频率计6可以检测土压力盒3的即时频率值。
进一步地，气顶压力控制单元4与所述气顶单元2相连接，所述气顶压力控制单元4能够对所述气顶单元2的顶出气压大小进行控制。
上述改进的侧向土压力气顶法测试装置及使用方法，通过气顶压力控制单元4对气顶单元2的顶出气压大小进行控制，实现分级加压，其能对不同深度的土压力盒3施加不同的顶出气压，从而避免了超顶和欠顶的缺点，使得土压力盒3紧贴土体，提高了土压力盒3中传感器的埋设成活率。同时，通过将支架1固定在地下连续墙的内部，利用支架板12将气顶单元2安装在支架1上，从而保证了气顶单元2加压时，土压力盒2的顶出方向的固定，使得测量数据准确性更高。
本实用新型一实施例中，所述气顶压力控制单元4包括气泵41、储气罐42和气管控制阀43，所述气泵41与所述储气罐42的入口相连接，所述储气罐42的出口与所述进气管8相连接，所述气管控制阀43安装在所述进气管8和出气管7上。本实施例中，通过气管控制阀43的灵活调节，可以调节储气罐42的输出气压，从而实现土压力盒3顶出过程中的压力精准控制。
需要说明的是，土压力盒3的线缆与所述进气管8和出气管7归拢集中沿竖向主筋5向上排布固定至地面，其需要保证平整度，减少无附着气管的冗余，防止气管弯折及破损，避免导致土压力盒3顶出失败。以及，连接面板11的位置应避开混凝土浇捣仓及十字剪刀撑等部位，以防混凝土浇捣及剪刀撑割除过程中对土压力盒3的线缆、进气管8和出气管7等的破坏。并且，土压力盒3的线缆排布时，应在气顶单元2顶出端预留一定长度的顶出线缆，线缆预留长度不应低于气顶单元2的最大顶出长度。
本实用新型的一种改进的侧向土压力气顶法的使用方法，其包括以下步骤：
S1、在地下连续墙各设定深度处固定上述改进的侧向土压力气顶法测试装置；
S2、计算不同深度的各土压力盒3的静止土压力对应的理论频率；
S3、对各个所述土压力盒3进行分级加压，直至每个所述土压力盒3顶出至理论频率。
本实用新型一实施例中，在地下连续墙各设定深度处固定上述改进的侧向土压力气顶法测试装置的步骤包括：
S11、利用支架板12将气顶单元2及土压力盒3按照设计深度位置依次安装固定在地连墙钢筋笼上，安装到位后，应分别测试记录土压力盒3安装后的频率值，以及对应编号土压力盒3的安装部位及深度等信息；
S12、整理土压力盒3的线缆、进气管8和出气管7；具体地，将进气管8和出气管7分别与气顶单元2的进气口22及出气口21进行牢靠连接；将土压力盒3的线缆与进气管8和出气管7归拢集中沿竖向主筋5向上排布，并每隔2～3米采用塑料扎丝或铁丝与竖向主筋5进行绑扎固定；迎坑面的线缆与进气管8和出气管7应沿迎土面竖向主筋5一并向上排布。
S13、吊装地连墙钢筋笼；具体地，土压力盒3安装完成后，在钢筋笼起吊前，条件许可的情况下，应进行一次模拟顶出试验，以检查进气管8和出气管7的气密性及气顶单元2的可靠性；地连墙钢筋笼起吊前，应关闭所有出气管7的气管控制阀43，以防钢筋笼起吊过程中，气顶单元2的顶出杆连同土压力盒3一起自由滑出；最后，进行地连墙钢筋笼吊装。
在本实用新型一实施例中，计算不同深度的各土压力盒3的静止土压力对应的理论频率的步骤包括：
a、计算不同深度的各土压力盒的静止土压力P0：
P0＝K0·∑γihi
式中，K0为侧压力系数；γi为上覆土层的天然容重；hi为上覆土层的土层厚度；
b、计算地墙钢筋笼吊装到位后,土压力盒的压力值P1：
P1＝k*(f1 2-f0 2)
式中，K为土压力盒的标定系数；f1为土压力盒的即时频率值；f0为土压力盒安装后的频率值；
c、计算理论顶出压力P气：
P气＝(P0-P1)*(d2/d1)2
式中，P0为土压力盒的静止土压力；P1为地墙钢筋笼吊装到位后土压力盒的压力值；d1为气顶单元的活塞半径；d2为土压力盒半径；
d、计算静止土压力对应的理论频率f理：
P0＝k*(f理 2-f0 2)
式中，P0为土压力盒的静止土压力；k为土压力盒的标定系数；f0为土压力盒安装后的频率值。
在本实用新型一个实施例中，对各个所述土压力盒3进行分级加压，直至每个所述土压力盒3顶出至理论频率的步骤包括：
先采用气泵41对储气罐42进行加压，达到设定压力范围；打开进气管8的气管控制阀43，对气顶单元2进行加压，先施加理论顶出压力P气的70-80％，不能顶出后，逐步增加5％，直至达到100％的气压；如还未顶出，每步增加5％-10％的气压，直至将土压力盒3顶出至形成静止土压力时对应的理论频率f理。即完成了对应设计深度处土压力盒3的埋设。
其中，本实施例中，所述储气罐的设定压力范围为：所述储气罐的理论计算压力值的0.5-0.8倍。可选地，对所述气顶单元2进行加压过程中，对频率计6的频率进行实时读数，便于后续土压力盒3理论频率的计算。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种改进的侧向土压力气顶法测试装置，其特征在于，包括：
支架，固定在地下连续墙的内部；
气顶单元，安装在所述支架上；
土压力盒，安装在所述气顶单元上，所述气顶单元能够顶出所述土压力盒对土体的侧向土压力进行测量；
气顶压力控制单元，与所述气顶单元相连接，所述气顶压力控制单元能够对所述气顶单元的顶出气压大小进行控制。
2.如权利要求1所述的改进的侧向土压力气顶法测试装置，其特征在于，所述支架包括连接面板和支架板，所述地下连续墙的内部设有主筋，所述连接面板的一侧固定在所述主筋上，所述支架板设置在所述连接面板的另一侧，所述气顶单元安装在所述支架板上。
3.如权利要求1或2所述的改进的侧向土压力气顶法测试装置，其特征在于，所述气顶单元包括进气口及出气口，所述进气口及出气口分别与进气管和出气管的一端相连接，所述进气管与所述气顶压力控制单元相连接。
4.如权利要求3所述的改进的侧向土压力气顶法测试装置，其特征在于，所述气顶压力控制单元包括气泵、储气罐和气管控制阀，所述气泵与所述储气罐的入口相连接，所述储气罐的出口与所述进气管相连接，所述气管控制阀安装在所述进气管和出气管上。
5.如权利要求1所述的改进的侧向土压力气顶法测试装置，其特征在于，所述土压力盒与频率计相连接。
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